CN117107854A - 一种挖掘机回转液压控制方法方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种挖掘机回转液压控制方法方法、装置、设备及介质，其中方法应用于挖掘机回转液压系统中，挖掘机回转液压系统包括设置于回转液压马达上的转速传感器；方法包括：基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；基于需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；对实际回转速度进行微分，以得到目标回转动作对应的实际回转加速度；基于实际回转加速度的大小，对第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；基于第二需求加速度，确定目标回转动作对应的液压泵流量。通过在回转马达上安装转速传感器并检测回转的速度及换算加速度，用于对液压系统的控制，达到节能的目的。

Description

一种挖掘机回转液压控制方法方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及控制系统领域，具体涉及一种挖掘机回转液压控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

液压挖掘机在做回转动作时，由于回转马达在加速，受整车惯性影响，当液压泵供给到回转马达的流量多于马达转到速度所需要的流量，系统工作压力极易达到回转马达溢流压力，会导致很大一部分流量通过溢流阀溢流到油箱，造成了能量浪费，多余的液压油就会使系统憋压并通过回转溢流阀溢流。

现有技术中避免因回转溢流导致能量浪费的常用方法是增加电控压力切断功能，通过检测液压泵的压力信号，当压力超过溢流阀溢流额定压力时，电控压力切断功能起作用降低液压泵的排量，从而降低溢流流量。电控压力切断方案的缺点是只有当泵的压力达到溢流压力时功能才会起作用，而且降低溢流的能力有限，否则闭环控制极易引起系统压力的震荡。

还有一种方案是在控制器内集成或者在车身上安装加速度传感器，通过监控车身回转的加速度来精确控制液压泵的供油量。当回转加速度过大时主动降低液压泵的流量，提前避免溢流流量。通过集成或加装车身加速度传感器的方案，缺点是明显增加了系统的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种挖掘机回转液压控制方法、装置、设备及介质，其中方法应用于挖掘机回转液压系统中，所述挖掘机回转液压系统包括设置于回转液压马达上的转速传感器；所述方法包括：基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

在一个示例中，所述基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，具体包括：获取目标挖掘机的整车车身回转对应的转动惯量、回转系统压力、回转马达排量、所述回转马达的机械效率、回转马达后减速机的减速比；基于所述转动惯量、所述回转系统压力、所述回转马达排量、所述机械效率、所述减速比，确定所述目标挖掘机的加速度限制阈值；若所述实际回转加速度高于所述加速度限制阈值，则对所述需求加速度进行限制，以使所述需求加速度低于所述加速度限制阈值。

在一个示例中，所述基于所述转动惯量、所述回转系统压力、所述回转马达排量、所述机械效率、所述减速比，确定所述目标挖掘机的加速度限制阈值，具体包括：通过如下公式确定所述加速度限制阈值：其中，a为加速度限制阈值，p为回转系统压力，q_motor为回转马达排量，η为机械效率，M为转动惯量，R为减速比。

在一个示例中，所述基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量，具体包括：基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量变换率；基于所述液压泵流量变化率，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

在一个示例中，所述基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量之后，所述方法还包括：确定获取到的混合先导压力，所述混合先导压力为包括所述回转先导压力在内的多种先导压力；基于所述混合先导压力，确定各个动作的优先需求值；基于所述优先需求值，确定优先阀开度，以控制流向回转马达的液压油量。

在一个示例中，所述基于所述优先需求值，确定优先阀开度，以控制流向回转马达的液压油量，具体包括：基于所述优先需求值，确定回转速度阈值，并设定初始优先阀开度；获取所述回转马达的实时回转速度；基于所述实时回转速度以及所述回转速度阈值，修正所述初始优先阀开度，以得到所述优先阀开度。

在一个示例中，所述基于所述实时回转速度以及所述回转速度阈值，修正所述初始优先阀开度，以得到所述优先阀开度，具体包括：若所述实时回转速度低于所述回转速度阈值，则降低所述优先阀开度；若所述实时回转速度高于所述回转速度阈值，则提高所述优先阀开度。

本申请还提供了一种挖掘机回转液压控制装置，包括：先导压力模块，基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；需求加速度模块，基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；实际回转加速度模块，对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；修正模块，基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；液压泵流量，基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

本申请还提供了一种挖掘机回转液压控制设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

本申请还提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

通过本申请提出的方法能够带来如下有益效果：通过在回转马达上安装转速传感器并检测回转的速度及换算加速度，用于对液压系统的控制，达到节能的目的。在仅包含单回转动作时，基于回转的加速度，能够确定最小限度的液压泵流量，从而避免因溢流造成的能量浪费。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中一种挖掘机回转液压控制系统的原理示意图；

图2为本申请实施例中一种挖掘机回转液压控制方法的流程示意图；

图3为本申请实施例中一种挖掘机回转液压控制装置的模块示意图；

图4为本申请实施例中一种挖掘机回转液压控制设备的结构示意图。

其中，1、马达转速传感器，2、液压泵电磁阀，3、动臂对回转优先电磁阀，4、动臂油缸，5、动臂阀芯，6、回转阀芯，7、控制器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请实施例中一种挖掘机回转液压控制系统的原理示意图，包括控制器、马达转速传感器、液压泵电磁阀、动臂对回转优先电磁阀、动臂油缸。其中，马达转速传感器用于获取回转马达的转速。本申请通过在回转液压马达上加装一个转速传感器，并将此信号引入到液压控制器中。当有回转动作需求时，液压控制器实时检测回转马达的转速，通过内部逻辑计算，对回转所需要的液压油流量进行准确的控制。

图2为本说明书一个或多个实施例提供的一种挖掘机回转液压控制方法的流程示意图。流程中的某些输入参数或者中间结果允许人工干预调节，以帮助提高准确性。

本申请实施例涉及的分析方法的实现可以为终端设备，也可以为服务器，本申请对此不作特殊限制。为了方便理解和描述，以下实施例均以服务器为例进行详细描述。

需要说明的是，该服务器可以是单独的一台设备，可以是由多台设备组成的系统，即，分布式服务器，本申请对此不做具体限定。

如图2所示，本申请实施例提供一种挖掘机回转液压控制方法，包括：

S201：基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度。

先软件上检测来自于驾驶员的先导操作信号，当只有回转先导压力时，判定为回转单动作工况。控制器基于获取到的驾驶员的回转先导压力，并根据先导压力，基于对应曲线确定出目标回转动作对应的回转速度需求。

S202：基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度。

得到了需求回转速度之后，可以通过马达转速传感器确定实际回转速度，然后基于需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度。需要说明的是，这里的第一需求加速度指的是要将马达转速从实际回转速度调整至需求回转速度所需要的加速度。一般情况下，需求回转速度和实际回转速度差异越大，第一需求加速度越大。

S203：对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度。

通过对实际回转速度进行微分，可以得到目标回转动作的回转马达对应的实际回转加速度，需要说明的是，这里的实际回转加速度与第一需求加速度不同，但是实际回转加速度会基于第一需求加速度进行调整，以逐渐贴合第一需求加速度。

S204：基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度。

由于要减小溢流流量，且要维持尽可能大的回转输出扭矩，系统的压力需要按照维持在额定溢流压力值之内计算，因此系统存在一个能够支持的最大加速度。在确定了实际回转加速度的大小之后，可以基于实际回转加速的的大小对第一需求加速度进行修正，也就是第二需求加速度。

在一个实施例中，在对第一需求加速度进行修正时，首先要获取目标挖掘机的整车车身回转对应的转动惯量、回转系统压力、回转马达排量、所述回转马达的机械效率、回转马达后减速机的减速比等数据，然后基于转动惯量、回转系统压力、回转马达排量、机械效率、减速比，确定目标挖掘机的加速度限制阈值。若实际回转加速度高于加速度限制阈值，则对需求加速度进行限制，以使需求加速度低于加速度限制阈值。

进一步地，在确定加速度限制阈值时，是通过如下公式确定加速度限制阈值：

其中，a为加速度限制阈值，p为回转系统压力，q_motor为回转马达排量，η为机械效率，M为转动惯量，R为减速比。

由于要减小溢流流量，且要维持尽可能大的回转输出扭矩，且回转压力不能高于溢流压力值，因此能够求得一个能够支持的最大加速度。

S205：基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

确定了第二需求加速度之后，可以基于第二需求加速度确定液压泵流量，进而实现对目标挖掘机的回转液压控制。

在一个实施例中，在基于第二需求加速度，确定目标回转动作对应的液压泵流量时，首先要基于第二需求加速度，确定目标回转动作对应的液压泵流量变换率，然后基于液压泵流量变化率，确定目标回转动作对应的液压泵流量。需要说明的是，在基于加速度确定流量变化率时，是通过流量等于转速与排量的乘积求得的。

上述部分为仅有回转动作的情况，当除了有回转先导压力，还检测到其他动作的先导压力，如动臂提升压力时，除了根据各动作的流量需求及负载情况，进行液压泵流量的控制以外，还需要确定获取到的混合先导压力，这里的混合先导压力指的是包括回转先导压力在内的多种先导压力，然后基于混合先导压力，确定各个动作的优先需求值。再基于优先需求值，确定优先阀开度，以控制流向回转马达的液压油量。

在一个实施例中，在由于受各动作实际负载差异的影响，在固定优先阀开度的情况下，各动作的相对速度会随着实际负载变化而产生变化。因此在控制液压油量时，需要基于优先需求值，确定回转速度阈值，并设定初始优先阀开度；然后获取所述回转马达的实时回转速度，并基于实时回转速度以及回转速度阈值，修正初始优先阀开度，以得到优先阀开度。

在一个实施例中，在修正初始优先阀开度时，当实际回转速度低于限定的回转速度时，会降低优先阀的开度从而让更多的液压油流向回转马达；当实际回转速度高于限定的回转速度时，会加大优先阀的开度从而减少流向回转马达的液压油。

如图3所示，本申请实施例还提供了一种挖掘机回转液压控制装置，包括：

先导压力模块301，基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；

需求加速度模块302，基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；

实际回转加速度模块303，对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；

修正模块304，基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；

液压泵流量模块305，基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

如图4所示，本申请实施例还提供了一种挖掘机回转液压控制设备，包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

本申请实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的设备和介质与方法是一一对应的，因此，设备和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备和介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种挖掘机回转液压控制方法，其特征在于，应用于挖掘机回转液压系统中，所述挖掘机回转液压系统包括设置于回转液压马达上的转速传感器；所述方法包括：

基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；

基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；

对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；

基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；

基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，具体包括：

获取目标挖掘机的整车车身回转对应的转动惯量、回转系统压力、回转马达排量、所述回转马达的机械效率、回转马达后减速机的减速比；

基于所述转动惯量、所述回转系统压力、所述回转马达排量、所述机械效率、所述减速比，确定所述目标挖掘机的加速度限制阈值；

若所述实际回转加速度高于所述加速度限制阈值，则对所述需求加速度进行限制，以使所述需求加速度低于所述加速度限制阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述转动惯量、所述回转系统压力、所述回转马达排量、所述机械效率、所述减速比，确定所述目标挖掘机的加速度限制阈值，具体包括：

通过如下公式确定所述加速度限制阈值：

其中，a为加速度限制阈值，p为回转系统压力，q_motor为回转马达排量，η为机械效率，M为转动惯量，R为减速比。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量，具体包括：

基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量变换率；

基于所述液压泵流量变化率，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量之后，所述方法还包括：

确定获取到的混合先导压力，所述混合先导压力为包括所述回转先导压力在内的多种先导压力；

基于所述混合先导压力，确定各个动作的优先需求值；

基于所述优先需求值，确定优先阀开度，以控制流向回转马达的液压油量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述优先需求值，确定优先阀开度，以控制流向回转马达的液压油量，具体包括：

基于所述优先需求值，确定回转速度阈值，并设定初始优先阀开度；

获取所述回转马达的实时回转速度；

基于所述实时回转速度以及所述回转速度阈值，修正所述初始优先阀开度，以得到所述优先阀开度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述实时回转速度以及所述回转速度阈值，修正所述初始优先阀开度，以得到所述优先阀开度，具体包括：

若所述实时回转速度低于所述回转速度阈值，则降低所述优先阀开度；

若所述实时回转速度高于所述回转速度阈值，则提高所述优先阀开度。

8.一种挖掘机回转液压控制装置，其特征在于，包括：

先导压力模块，基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；

需求加速度模块，基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；

实际回转加速度模块，对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；

修正模块，基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；

液压泵流量模块，基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

9.一种挖掘机回转液压控制设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：

基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；

基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；

对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；

基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；

基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。

10.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：

基于获取到的回转先导压力，确定目标回转动作的需求回转速度；

基于所述需求回转速度以及实际回转速度，输出第一需求加速度；

对所述实际回转速度进行微分，以得到所述目标回转动作对应的实际回转加速度；

基于所述实际回转加速度的大小，对所述第一需求加速度进行修正，以得到第二需求加速度；

基于所述第二需求加速度，确定所述目标回转动作对应的液压泵流量。